建筑结构选型-第四章拱式结构.ppt

* 并列式布置 美国蒙哥玛利体育馆 体育馆平面为椭圆形，各榀拱架结构的尺寸是一致的，因此一部分拱脚被包在建筑物内，而另一部分拱脚则暴露在建筑物的外部，且各榀拱脚伸出建筑物的长度是变化的，给人以明朗轻巧的感受。 * 交叉式布置 法国巴黎工业技术 展览中心 工程概况：平面为三角形，边长218m，高43.6m。 结构形式：屋顶为双层波形薄壁拱壳。拱壳壁厚6cm，两层之间距离1.8m，拱脚附近因压力较大拱壁加厚。拱身为钢筋混凝土装配整体式薄壁结构，为落地拱。推力由预应力拉杆承受，拉杆设在地下。 * 世界上跨度最大的钢结构拱桥：上海卢浦大桥 工程概况：2003年6月建成通车。跨度550m，世界第一拱桥。全长3900米，主桥长750米，主桥面宽28.7米，桥下净高46米 。 总设计师：林元培 拱结构的工程实例 * 世界上跨度第二的拱桥：新河峡谷拱桥NEW RIVER GORGE BRIDGE 工程概况：1977年10月建成通车。主跨518m的上承式钢桁架拱桥。是目前同类桥型中跨径最大的钢桁拱桥，而国内同类型桥梁跨度最大的是正在建设中的大宁河大桥，主跨400m。 总设计师：林元培 拱结构的工程实例 建筑结构选型 云南大学 建筑与规划学院 * 第四章 拱式结构 拱――以轴向受压为主的结构；材料：砼、砖、石等。 * 第四章 拱式结构 第一节 拱的受力特点 第二节 拱脚水平推力的平衡 第三节 拱式结构的型式 第四节 拱式结构的选型与布置 第五节 拱式结构的工程实例 * 　　按结构支承方式分类：三铰拱、两铰拱和无铰拱。两铰拱 和无铰拱是超静定结构，较为常用。 结构型式： 双铰拱(最常见，制作安装方便，较经济，温度应力低) 三铰拱(应用不广，拱顶铰使结构复杂化) 无铰拱(最经济，须设强支座，温度应力高) 　双铰拱 　三铰拱 　无铰拱 拱的受力特点 * 支座反力 以三铰拱为例： （1）在竖向荷载作用下，拱脚支座内部将产生水平推力 （2） （3）当结构跨度与荷载条件一定时， 与矢高成反比 拱的受力特点 * 拱是一种有推力的结构，它的主要内力是轴向压力。从下图可 以看出，梁在荷载 作用下，要向下挠曲；拱在荷载 作用下，拱 脚产生水平反力 。它起着抵消荷载 引起的弯曲作用，从而减少 了拱杆的弯矩峰值。一般情况下，结构所受外力的传递路线越短， 也就是外力越是能够直接传到基础，结构就越经济，如落地拱。 拱与梁的受力分析 a) 简支梁受力特点 b) 拱的受力特点 c) 拱的传力路线示意 拱的受力特点 * 由推算可知： （1）拱内的 简支梁内的 （2）拱内的 简支梁内的 （3）拱内有 ，简支梁内没有轴力 拱身截面的内力 拱的受力特点 * 拱的合理轴线 当 ＝ 0时，则 竖向均布荷载作用下， 为一抛物线，因此，合理拱轴线为一抛物线。当 时，可用圆弧线代替抛物线。 支座约束及荷载形式不同，其合理拱轴线将不同。如：对于受径向均布压力作用的无铰拱或三铰供，其合理拱轴线为圆弧线 抛物线 圆弧线 拱的受力特点 * 拱与曲梁的区别 拱 优点：轴向受压为主 缺点：支座水平推力较大 曲梁 当拱脚地基反力不能有效抵抗其水平推力时拱便成了梁。 拱的受力特点 * 　　拱是有推力的结构，所以拱结构的支座应能可靠地承受水平推力，才能保证它发挥拱的受力作用。拱脚推力的结构处理，是拱结构设计的中心问题。 水平推力直接由拉杆承担 拱脚水平推力由拉杆承担 1、结构方案的布置 拱脚的水平推力的平衡 * 拱脚水平推力由拉杆承担 2、适用的拱：搁置在墙、柱上的屋盖结构；落地拱 3、特点：水平拉杆所承受的拉力等于拱的推力； 经济合理，安全可靠。 缺点：室内有拉杆 4、水平拉杆的用料：可采用型钢或圆钢；预应力混凝土拉杆 水平推力直接由拉杆承担 拱脚的水平推力的平衡 * 水平推力通过刚性水平结构传递给总拉杆 拱脚水平推力由山墙内的拉杆承担（北京展览馆电影厅） 1、结构布置方案如图 2、刚性水平构件：位于拱脚处的天沟板或副跨屋盖结构（看成是一根水平放置的深梁，水平刚度足够大） 3、优点：立柱不承受拱的推力，柱内力较小；室内没有拉杆 拱脚的水平推力的平衡 * 水平推力由竖向承重结构承担 拱脚水平推力由斜柱墩承担 （图b为西安秦俑博物馆展览厅，三铰拱拱脚支于从基础斜挑2.5m的钢筋混凝土斜柱上